一种柔性可穿戴干电极及其制备方法_2

文档序号:9696292阅读:来源:国知局
转印胶质,再以柔性离型膜为定型板,依次将导电涂布液和转印胶质涂布在上面,形成一个复合载体,最后再与基础布料压合在一起,等转印胶质和导电涂布液固化后,撕除柔性离型膜,即得产品。可见,上述制备方法将传统的涂布方式引入,可以有效降低生产成本,可实现大规模生产;而且相对其它的生产方式(预浸渍等),质量可控性更强,生产效率高,所得的材料性能也更强。
[0032]以上制备方可以作以下改进:
[0033]优选地,所述压合的方法为:施加0.0OlMPa?5MPa的压力,并保持该压力5?300秒。该方法平衡了压力和时间,即兼顾了操作难易度和生产周期,性价比更高。
[0034]优选地,所述加热固化的方法为:在80?300°C下烘烤5?120分钟。此温度下既可以实现固化,又可以使导电液中溶剂完全挥发。另外,烘烤时,以恒温烘烤为最优,这样所得的材料质量更稳定。
[0035]另外,制备方法中所用的柔性离型膜只要可以实现离型的功能即可,例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜,聚碳酸酯(PC)薄膜、聚氯乙烯(PVC)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚氨酯(PU)薄膜、硅胶薄膜、聚乙烯醇(PVA)薄膜,聚四氟乙烯薄膜、聚偏氟乙烯薄膜等中的一种。
[0036]优选地,所述溶剂为水、乙醇、异丙醇、乙二醇、甘油、异佛尔酮、DBE、二氯乙烷、三氯乙烷、甲苯、二甲苯、1,4_ 二氧六环、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、卡必醇乙酯、卡必醇己酯、二丙酮醇、二丙酮中的一种或几种混合。为这些溶剂对导电纳米材料有较高的溶解度或分散性,而且易挥发,在制备过程中易干燥除去。
[0037]与现有技术相比,本发明的有益效果为:
[0038](1)具有高导电性、良好的柔韧性、高环境耐受性、长时间稳定性、耐水洗及耐搓揉、适用范围广等特性。具体地,最终产品的表面电阻值可达到0.01!1^/口?500/口,可以任意曲率弯折,完全等同于布匹材料的柔韧性,可以抵御人体酸、碱、盐体质的侵蚀,即在pH值6?9的0.1?10%的氯化钠水溶液中能够有效保持电极的结构特性和导电特性,可以接受阳光暴晒,而不引发电阻的升高;100?200°C熨烫10?120分钟电极不变形、电阻无变化;在温度为-10?200°C、湿度为20%?100%下放置超过12?24个月无任何变化;0?80°C水温下,各类型洗涤用品下,水洗2?48小时不发生电极结构、电极电阻的变化;导电面相对进行搓揉100?400次,电极导电性无变化,电极表观无变化;可采用所有种类的基础布料(棉质、纤维、聚酯等)。
[0039](2)可以制作成任意形状,可以任意裁切,即可加工性强。
[0040](3)制备方法简单、高效,过程可控性强,易实现大规模生产。
【附图说明】
[0041]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0042]图1为本发明实施例1提供的柔性可穿戴干电极的制备流程图。
【具体实施方式】
[0043]下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0044]实施例1
[0045]一种柔性可穿戴干电极:
[0046]步骤(1):首先配制纳米导电涂布液,取1克铜纳米线,1克银纳米线,1克石墨稀,并同时分散于25克水、乙醇、乙二醇混合溶剂中,随后加入2克聚乙二醇,0.5克羟丙基甲基纤维素(分子量20000),搅拌彻底溶解均匀后,再加入0.2g克异氰酸酯固化剂,并继续搅拌至完全均匀后放置待用。
[0047]步骤(2):配制转印胶质,取5克丙烯酸酯(上海全智,型号R20B)、3克改性硅胶树脂(上海树脂厂有限公司,型号665)混合均匀后,加入1.5克气相二氧化硅,0.5克二氧化钛,并彻底搅拌均匀,随后加入0.1克铂金水、0.3克异氰酸酯,并继续搅拌均匀后放置待用。
[0048]步骤(3):将步骤(1)所得纳米导电涂布液在涂布机上涂布于PET薄膜基材上,即可得到附有纳米导电层的导电载体,其表面电阻为200πιΩ/口。
[0049]步骤(4):将步骤(2)所得转印胶质涂布于步骤(3)所得的导电载体的导电面,即可得到导电-胶质复合载体。
[0050]步骤(5):将步骤(4)得到的导电-胶质复合载体的胶质面与布匹相互贴合,并用0.5MPa压力压合30秒,随后将其置于150°C烘箱内烘烤20分钟。烘烤结束后将其取出,并剥离PET基材,即可得到基于布匹的柔性电极。
[0051 ]上述制备方法的流程如图1所示。
[0052]性能测试:电极的表面电阻为200πιΩ/□。所得的柔性电极也体现出了与普通衣物完全吻合的柔韧性和弹性,与人体皮肤能够形成较好的接触,在pH值为8.5的5 %氯化钠水溶液中浸泡60分钟后电极电阻未发生变化;经阳光暴晒8小时,电极电阻未发生变化且物理性质也为发生变化;200°C蒸汽熨烫30分钟电极不变形、电阻无变化;在温度为100°C、湿度为90%下可放置超过12个月无任何变化;60°C水温下,各类型洗涤用品下,水洗10小时不发生电极结构、电极电阻的变化;导电面相对进行搓揉200次,电极导电性无变化,电极表观无变化。这显示了涂布-转印方式制备得到柔性电极有着良好的功能特性。
[0053]实施例2
[0054]一种柔性可穿戴干电极:
[0055]步骤(1):首先配制纳米导电涂布液,取2克银纳米线、1克碳纳米管、1克石墨烯,并同时分散于30克水、乙二醇、异佛尔酮混合溶剂中,随后加入1克聚乙烯醇(分子量40000),
0.5克羟丙基甲基纤维素(分子量400),1克月桂酸钠,搅拌彻底溶解均匀后,再加入0.2g克异氰酸酯、0.1克尿素固化剂,并继续搅拌至完全均匀后放置待用。
[0056]步骤(2):配制转印胶质,取20克改性硅胶树脂(上海树脂厂有限公司,型号665)混合均匀后,加入1克气相二氧化硅,1.5克二氧化钛,并彻底搅拌均匀,随后加入0.5克铂金水、1克异氰酸酯,并继续搅拌均匀后放置待用。
[0057]步骤(3):将步骤(1)所得纳米导电涂布液在涂布机上涂布于PC薄膜基材上,即可得到附有纳米导电层的导电载体,其表面电阻为80πιΩ/口。
[0058]步骤(4):将步骤(2)所得转印胶质涂布于步骤(3)所得的导电载体的导电面,即可得到导电-胶质复合载体。
[0059]步骤(5):将步骤(4)得到的导电-胶质复合载体的胶质面与布匹相互贴合,并用
0.8MPa压力压合60秒,随后将其置于80° C烘箱内烘烤100分钟。烘烤结束后将其取出,并剥离PC基材,即可得到基于布匹的柔性电极。
[0060]性能测试:电极的表面电阻仍为80πιΩ/□,有效保持了原有导电载体的导电特性。所得的柔性电极也体现出了与普通衣物完全吻合的柔韧性和弹性,与人体皮肤能够形成较好的接触,在pH值为7.5的8 %氯化钠水溶液中浸泡80分钟后电极电阻未发生变化;经阳光暴晒24小时,电极电阻未发生变化且物理性质也为发生变化;180°C蒸汽熨烫60分钟电极不变形、电阻无变化;在温度为180°C、湿度为80 %下可放置15个月无任何变化;80°C水温下,各类型洗涤用品下,水洗24小时不发生电极结构、电极电阻的变化;导电面相对进行搓揉300次,电极导电性无变化,电极表观无变化。这显示了涂布-转印方式制备得到柔性电极有着良好的功能特性。
[0061 ] 实施例3
[0062]一种柔性可穿戴干电极:
[0063]步骤(1):首先配制纳米导电涂布液,取0.05克铜纳米线、0.1克银纳米线、0.2克石墨烯并同时分散于300克水、乙二醇、丙三醇混合溶剂中,随后加入0.1克聚乙烯醇(分子量20000),0.15克羧甲基纤维素(分子量40000),0.1克月桂酸钠,搅拌彻底溶解均匀后,再加入0.02g克异氰酸酯、0.02克尿素连接剂并继续搅拌至完全均匀后放置待用。
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